高压断路器合闸缓冲器故障分析论文
摘要：针对一起５００ｋＶ断路器合闸缓冲器滚轮碎裂案例，从断路器储能，到合闸命令完成，最终到剩余动能释放，对整个合闸过程进行分析，明确造成合闸缓冲器滚轮碎裂的主要原因是弹簧储能离合装置的过冲角度过大，而手动按储能电机接触器进行储能是造成储能离合器过冲角度过大的最根本原因，在后期的检修过程中严禁手动按储能电机接触器储能，并增加对储能离合装置过冲角度检查环节。
关键词：合闸；合闸缓冲器；过冲角度
引言
合闸缓冲器作为断路器的重要部件，在断路器合闸结束时可吸收断路器合闸弹簧的剩余能量，保护断路器机构免受太大的冲击。合闸缓冲器一旦故障就会造成缓冲效果减弱或失去，断路器合闸后的剩余动能将作用于断路器机构本身，对断路器的特性造成影响，为断路器的正常运行埋下隐患。
１案例背景
２０１７年，某５００ｋＶ变电站进行主变Ｃ级检修后，验收发现其中一个开关机构箱底部散落少量金属碎片，疑似某部件碎裂。通过与图纸对比，判断金属碎片由合闸缓冲器滚轮碎裂后形成。发生异常的是某公司型号为３ＡＰ２－ＦＩ的断路器，该断路器为三相交流断路器，带绝缘喷嘴灭弧室，双断口，采用弹簧机构分相操作，于２００９年１１月投运。当日，进行主变检修验收时，打开其中一个开关机构箱后门，发现少量碎片和圆柱状金属短杆，疑似断路器机构某部件碎裂。查看该机构外观，未见明显异常，判断该部件原本位置应在断路器机构内部，碎裂后掉出。由于断路器机构构造紧密，现场人员无法对机构内部进行查看，因此不能确定损坏部件具体位置。查看该型号断路器操作手册并与厂家联系后确认，碎裂部件为断路器机构内与合闸缓冲器相连的一个滚轮，如图１中１８．４１．１所示。由于Ｃ级检修时，开关特性试验和二次传动工作都会对开关进行多次分合闸操作，因此无法判断具体是何时造成该滚轮的.碎裂。
２原因分析
此类型断路器采用弹簧机构，在完成合闸命令后还有部分剩余动能需要释放。滚轮的作用即是在断路器完成合闸后，联合合闸缓冲器将合闸完成后剩余的动能缓慢释放。具体动作过程为：在合闸过程的结尾，合闸缓冲器１８．４１上的滚轮１８．４１．１沿凸轮１８．１９运动并传递其剩余动能到合闸缓冲器１８．４１，如图２所示。最后，滚轮１８．４１．１跳至凸轮１８．１９后，防止储能轴１８．１４回摆，如图３所示。该滚轮碎裂会导致合闸缓冲器启动时间延迟，造成缓冲效果减弱。断路器合闸后的剩余动能作用于断路器机构本身，久而久之会对断路器特性造成影响，对断路器的正常运行埋下隐患。造成滚轮碎裂最主要的原因为合闸弹簧储能结束时，由于电机本身惯性，在弹簧储能到位后，储能离合装置还有一个过冲角度。这个过冲角度在一定范围内（小于１２０°）对于断路器机构来说都是安全的，但当过冲角度过大时，合闸弹簧下次储能时会造成凸轮反打，对合闸缓冲器滚轮造成一定损坏。储能离合器的工作原理如图４所示，储能轴１８．１４在储能电机１８．１和齿轮１８．２的驱动下转动，合闸弹簧储能。储能离合器１８．３使储能轴１８．１４上的凸轮转动，直至其停在上中心点。储能结束时，固定在基座上的凸轮１８．２０将储能离合器１８．３从储能轴１８．１４上解开。由此储能轴１８．１４与齿轮１８．２分离，电机自动停机，传动装置停转，如图５所示（ａ角即为储能离合器过冲角）。造成离合器过冲角度过大一般有以下原因：设备本身原因，导致电机没有在正确位置停转，造成过冲角度过大；直接用手按压储能电机接触器来储能，依靠目测来判断储能到位与否，易使电机停转滞后，造成过冲角度过大。经确认，二次传动过程中发生过开关机构无法正常储能情况，现场检修人员采用了手动按压储能电机接触器的违规操作方式来储能，这是合闸缓冲器滚轮发生碎裂的最可能原因。
３结语
由于合闸缓冲器滚轮碎裂无法更换，因此需更换整个断路器机构。更换该断路器机构后，特性试验和二次传动试验均合格，主变得以顺利复役。这次事故表明：检修工作中，严禁直接顶储能电机接触器来进行储能；可增加储能离合器过冲角度检查项目，过冲角度大于１２０°时应及时联系厂家进行处理。